655 PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP Đặng Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thành Danh, Nguyễn Văn Cường, Trần Tịnh Nghi, Lê Chí Hào Khoa Kiến trúc Mỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD TS Nguyễn Thị[.]
PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP Đặng Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thành Danh, Nguyễn Văn Cường, Trần Tịnh Nghi, Lê Chí Hào Khoa Kiến trúc Mỹ thuật, Trường Đại học Cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: TS.Nguyễn Thị Ngọc Qun TĨM TẮT Phương pháp đo gián tiếp đo khơng tiếp xúc với mẫu đo; Sử dụng thuật toán, phần mềm tính tốn, mơ để tính kích thước thể từ liệu đám mây điểm ảnh 3D ảnh 2D Từ khóa: Đo gián tiếp, đo 2D, đo 3D, kích thước ĐỊNH NGHĨA PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP Phương pháp đo gián tiếp đo không tiếp xúc với mẫu đo; Sử dụng thuật toán, phần mềm tính tốn, mơ để tính kích thước thể từ liệu đám mây điểm ảnh 3D ảnh 2D Phân loại phương pháp đo gián tiếp gồm phương pháp đo gián tiếp 3D phương pháp đo gián tiếp 2D thể Hình 1.1 Phương pháp đo gián tiếp Phương pháp đo 2D Phương pháp đo 3D Kỹ thuật chiếu tia Kỹ thuật sóng siêu âm Kỹ thuật CNC Chụp ảnh 2D từ máy ảnh Chụp ảnh 2D từ camera Hình 1.1 Phân loại phương pháp đo gián tiếp CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP 2.1 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia Trong kỹ thuật chiếu tia, sử dụng tia laser, ánh sáng trắng, tia hồng ngoại Hệ thống thiết bị đo gián tiếp 3D gồm: Buồng đo (Hình 1.2), thiết bị quét (nguồn phát tia), camera (từ đến 16 camera Hình 1.3), cảm biến quang học máy tính có chương trình phần mềm phù hợp kết nối với thiết bị qt 655 Hình 1.2 Buồng đo Hình 1.3 Vị trí lắp camera Phương pháp đo kích thước thể sử dụng kỹ thuật quét 3D theo nguyên tắc phép đo tam giác: quét 3D, tia sáng chiếu lên bề mặt thể hình ảnh mẫu cảm biến camera thu nhận lại từ góc độ khác Khoảng cách từ nguồn sáng đến mẫu đo khoảng cách từ camera đếm mẫu đo (Hình 1.4), góc qt nguồn sáng camera (góc , ) nhau, với hỗ trợ máy tính phần mềm điều khiển đo cho kết chi tiết đo dạng đám mây điểm (Hình 1.5) Thuật tốn mơ hình dáng thể, trích xuất mốc đo tính kích thước thể [48] Hình 1.4 Phép đo tam giác Hình 1.5 Đám mây điểm từ máy quét 3D Tư trang phục mẫu đo phương pháp đo gián tiếp 3D quy định theo tiêu chuẩn ISO 20685:2010 [66] (Hình 1.6) sau: Mẫu đứng thẳng, hai tay dang góc 200, khoảng cách dang chân 20 cm Mẫu đo không mặc trang phục rộng chật phải để lộ mốc đo Màu sắc trang phục khơng q tối khơng bắt ánh sáng, tóc khơng che phần cổ vai 656 Hình 1.6 Tư đứng quy định ISO 20685 Thời gian cần thiết để quét toàn thể từ vài giây đến vài chục giây Độ xác kết hệ thống đo gián tiếp 3D khoảng 0.2 mm,÷ 60 mm tùy theo nhà sản xuất Để đánh giá độ xác phương pháp đo gián tiếp 3D, theo Tiêu chuẩn ISO 20685:2010 - thực so sánh đặc trưng thống kê phương pháp đo gián tiếp 3D với phương pháp đo trực tiếp Với sách hỗ trợ tài hợp lý cho nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số phủ nước giới, việc ứng dụng đo gián tiếp 3D trở nên phổ biến từ năm 1992 đến Một số công trình nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số ứng dụng phương pháp đo gián tiếp 3D trình bày Bảng 1.1 sau: Bảng 1.1 Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D giới Nước Tên nhà sản xuất Năm Tuổi Cỡ mẫu Đối tượng Tư thế/số kích thước Nhật Bản Hà Lan Đức Mỹ Anh Ý Đức Voxelan, Hamano Vitronic Vitronic WB4,Cyber TC2 WB4,Cyber 1992-1994 1999-2000 1999-2000 1998-2000 1999-2002 2000-2001 2001 7-90 18-65 14-80 18-65 16-90 18-65 16-70 34000 nam, nữ 1255 nam, nữ 1500 nữ 2375 nam, nữ 11000 nam, nữ 801 nam, nữ 500 nữ 2/178 2/130 3/84 3/57 2/130 2/130 2/10 Mỹ Đức Nhật Pháp Trung Quốc Thái Lan Pháp Đức Tây Ban Nha Vitronic TC2 Vitronic Vitronic Cyberware TC2NX16 Vitronic Vitronic Vitronic 2002-2003 2002 2004-2007 2005-2006 2006 2006-2008 2007 2007-2008 2007-2008 18-65 50-80 18-89 5-70 18-71 16-60 70-100 6-87 12-70 10500 nam, nữ 1300 nữ 6700 nam, nữ 11562 nam, nữ 2500 nam, nữ 13442 nam, nữ 400 nam 13400 nam, nữ 9159 nữ 2/130 2/84 2/115 2/217 2/55 1/140 2/85 4/43 3/95 657 Bên cạnh tính ưu việt thời gian độ xác, ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D hạn chế số điểm sau: – Thiết bị nhạy cảm với ánh sáng hình dáng hình học đối tượng quét nên đa số hệ thống bố trí buồng tối Khi đo giáp tiếp 3D, ánh sáng phải kiểm soát nghiêm ngặt mẫu đo mặc trang phục phù hợp Các yếu tố: độ bóng trang phục, độ rung thể, ánh sáng, ảnh hưởng đến liệu đám mây điểm – Thiết bị quét 3D gồm từ 3÷16 camera liệu xử lý kết tương đối lớn, phải dùng phần mềm chuyên dụng để xử lý ảnh 3D Geomegic, Studio, Geomegic Qualify, Rapid Form, – Mẫu đo phải áp dụng tư tiêu chuẩn giữ thở trình quét để giảm thiểu ảnh hưởng chuyển động thể, mẫu quét đứng buồng tối nên người điều khiển khó kiểm sốt Ngồi số vùng thể bị khuất dễ bị liệu đám mây điểm nách, đáy đũng quần – Buồng đo có kích thước cao khoảng m; Rộng: 1,2 m với khối lượng 8,6450 kg gây khó khăn di chuyển – Đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia laser ánh sáng trắng phù hợp quét thể người cho nghiên cứu nhân trắc ngành may Kỹ thuật chiếu ánh sáng trắng an toàn cho người đo, nhiên giá thành cao kỹ thuật chiếu tia laser [18] Kỹ thuật chiếu tia hồng ngoại ứng dụng phù hợp lĩnh vực quốc phòng, khả phản xạ ánh sáng yếu, liệu hình ảnh quét 3D không đầy đủ nên không ứng dụng đo gián tiếp 3D thu thập số liệu nhân trắc xây dựng hệ thống cỡ số quần áo – Một tồn hệ thống quét 3D giá thành cao, Việt Nam Viện Dệt May Hà Nội trang bị hệ thống đo gián tiếp hãng TC2, doanh nghiệp may, sở đào tạo, Viện đặc biệt khu vực Tp.HCM khó có điều kiện tiếp cận nghiên cứu ứng dụng hệ thống Vì cần có phương pháp đo gián tiếp khác với giá thành thấp, di chuyển dễ dàng để ứng dụng rộng rãi cho ngành may 2.2 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng sóng siêu âm Hệ thống gồm đầu dị máy vi tính Đầu dị bao gồm biến tử áp điện kích hoạt xung lực điện để tạo xung sóng âm Sóng âm truyền vào đối tượng đo phản xạ lại đầu dò Đầu dò chuyển lượng âm thành lượng điện Thiết bị lập trình với vận tốc âm vật liệu, từ tính kích thước đối tượng đo Hệ thống ứng dụng lĩnh vực y tế, kiểm tra mối hàn công nghiệp hàng khơng, chưa có ứng dụng làm thiết bị đo gián tiếp kích thước thể người ngành may 2.3 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC Là kỹ thuật sử dụng đầu đo chiếu tia laser để xác định tọa độ điểm theo phương chuyển vị X, Y, Z bề mặt vật thể Đầu đo gắn giá trượt đầu đo cầm tay, đo đầu đo tiếp xúc 658 với vật thể cần đo Hệ thống thiết bị gồm thân máy, đầu đo, hệ thống điều khiển, máy vi tính Tùy theo kích thước vật cần đo mà sử dụng máy đo 3D có đầu đo hai đầu đo Hình 1.7, 1.8, 1.9 Hình 1.7 Máy 3D-CMM đầu đo Hình 1.8 Máy đo tọa độ 3D CNC CAR Bapex hai đầu đo Hình 1.9 Đo 3D cánh tay robot Độ xác kỹ thuật đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC đến 0,1 μm; Tốc độ đo khoảng 200 mm/s Có thể tích hợp với phần mềm chun dùng máy gia công CNC để tự động thiết kế Hệ thống ứng dụng nhiều công nghiệp tạo khn mẫu, tạo lấy mẫu sản xuất ôtô, xe máy, cánh tuabin chưa có ứng dụng làm thiết bị đo gián tiếp kích thước thể người ngành May 2.4 Phương pháp đo gián tiếp 2D Phương pháp đo gián tiếp kích thước thể sử dụng kỹ thuật ảnh 2D phương pháp đo không tiếp xúc, ảnh 2D chụp từ nhiều hướng xử lý ảnh để trích xuất đường biên, trích xuất mốc đo tính kích thước thể Thiết bị hệ thống đơn giản gồm: thiết bị thu nhận ảnh gồm từ 13 máy ảnh kỹ thuật số camera, máy vi tính cài chương trình phần mềm phù hợp Thiết bị thu nhận ảnh phải có khả số hóa ảnh bit (256 mức xám) Có nhiều phương án bố trí thiết bị chụp ảnh trình thu nhận ảnh Phương án sử dụng thiết bị thu nhận ảnh lắp cố định vị trí, mẫu thay đổi tư để chụp ảnh mặt trước, mặt sau, mặt bên hơng bố trí mẫu đo đứng bàn xoay để chụp nhiều hướng mẫu đo Phương án sử dụng hai thiết bị chụp ảnh lắp cố định vào hai vị trí để chụp ảnh trực diện mặt trước mặt hông mẫu, trường hợp mẫu đo thay đổi tư trình chụp Phương án bố trí ba thiết bị chụp ảnh vị trí để chụp ảnh trực diện mặt trước, mặt bên hơng phía sau mẫu, mẫu đo đứng tư KẾT LUẬN So với phương pháp đo gián tiếp 3D, phương pháp đo gián tiếp 2D có ưu điểm vượt trội giá thành, thuận tiện di chuyển, đơn giản sử dụng, bị ảnh hưởng yếu tố ánh sáng, môi trường, bị nhiễu trình xử lý ảnh Tuy kết tính kích thước khơng đạt độ xác phương pháp đo gián tiếp 3D phương pháp đo áp dụng phù hợp với điều kiện Việt nam thời điểm nhằm đáp ứng nhu cầu cần thu thập số liệu nhân trắc thể người liên tục để đáp ứng tốc độ phát triển thể chất xã hội 659 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thế Long, Trương Hồng Quang (2014) Công nghệ scan 3D ứng dụng, Trường Đạihọc Giao thông Vận tải [2] Nguyễn Thị Ngọc Quyên (2015), Luận án tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội [3] Seo, H, Yeo, Y, Wohn (2006) 3D body reconstruction from photos based on range scan Lecture notes in computer science, 3942, pp.849-860 [4] ISO/TR 10652:1991 Standard sizing systems for clothes, Geneva [5] TCVN 5781:2009 Phương pháp đo thể người, Hà Nội 660 ... dụng làm thiết bị đo gián tiếp kích thước thể người ngành May 2.4 Phương pháp đo gián tiếp 2D Phương pháp đo gián tiếp kích thước thể sử dụng kỹ thuật ảnh 2D phương pháp đo không tiếp xúc, ảnh 2D... thống đo gián tiếp 3D khoảng 0.2 mm,÷ 60 mm tùy theo nhà sản xuất Để đánh giá độ xác phương pháp đo gián tiếp 3D, theo Tiêu chuẩn ISO 20685:2010 - thực so sánh đặc trưng thống kê phương pháp đo gián. .. làm thiết bị đo gián tiếp kích thước thể người ngành may 2.3 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC Là kỹ thuật sử dụng đầu đo chiếu tia laser để xác định tọa độ điểm theo phương chuyển